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Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil zum Einbau in einen Kolben, der aus einem Druckraum eines Spannergehäuses eines Zugmittelspanners ausfahrbar ist, wobei der Kolben eine Abströmöffnung aufweist, durch die ein Hydraulikmedium, wie Öl, bei Überdruck im Druckraum aus diesem Druckraum herausleitbar ist.
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Aus dem Stand der Technik, etwa der
DE 10 2008 028 457 A1 , sind Spannvorrichtungen für Zugmitteltriebe bekannt. Aus dieser Druckschrift ist bspw. eine mechanische, nach einem Rotationsprinzip arbeitende Lösung bekannt.
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Es gibt jedoch auch hydraulische Zugmittelspanner, die auch als Spannvorrichtungen bezeichnet werden, die eine lineare Bewegung eines Kolbens beinhalten. So offenbart bspw. die
DE 10 2007 057 782 A1 , eine Zugmittelspannvorrichtung, insbesondere eine Riemenspannvorrichtung, die ein Spannelement aufweist, das ein Spannergehäuse und einen Spanner umfasst, wobei der Spanner relativ zu dem Spannergehäuse mittels eines als Schraubenfeder ausgestalteten Federelements in eine translatorische Verschieberichtung federvorgespannt verschieblich ist. Um den Montageprozess zu erleichtern, sieht diese Druckschrift vor, dass im Spannergehäuse ein hülsenförmiges Bauteil angeordnet ist, in das der Spanner mit einem seiner axialen Endbereiche hineinreicht, wobei der axiale Endbereich des Spanners in dem hülsenförmigen Bauteil linear verschieblich geführt ist, wobei in dem Umfang des hülsenförmigen Bauteils mindestens eine Kulisse eingearbeitet ist und wobei im axialen Endbereich des Spanners mindestens ein Kulissenstein angeordnet ist, der in der Kulisse geführt ist.
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Während aus der
DE 10 2007 057 782 A1 das Spannen eines als Riemen ausgebildeten Endloszugmittels offenbart ist, offenbart bspw. die
DE 10 2010 012 918 A1 eine Spannvorrichtung für eine Kette, wobei ein Kombinationsventil eingesetzt ist. In dieser
DE 10 2010 012 918 A1 wird eine Spannvorrichtung für ein als Kette ausgebildetes Endlostriebmittel offenbart, mit einem Gehäuse, in dem ein ausfahrbarer Zylinder vorhanden ist, wobei zwischen dem Gehäuse und dem Zylinder ein mit einem Druckfluid über eine Versorgungsöffnung des Gehäuses befüllbarer Druckraum vorhanden ist, wobei die Versorgungsöffnung ein Kombinationsventil aus einem in Richtung der Druckkammer zu öffnenden Rückschlagventil mit einem beweglichen ersten Sperrkörper und einem entgegen dieser Richtung zu öffnenden Überdruckventil mit einem beweglichen zweiten Sperrkörper eingesetzt ist, wobei der erste Sperrkörper des Rückschlagventils im Wesentlichen auf der Druckkammerseite des zweiten Sperrkörpers angeordnet ist. Grundsätzlich ist noch anzufügen, dass Spannvorrichtungen, insbesondere hydraulische Spannvorrichtungen, in Zugmitteltrieben für Verbrennungskraftmaschinen häufig eingesetzt werden. Im Regelfall werden die Spannvorrichtungen zum Auslenken einer Gleitschiene benötigt, über die das Endlostriebmittel geleitet wird. Das Endlostriebmittel ist im Regelfall als Kette oder Riemen ausgebildet. Wird eine Kette verwendet, so ist diese normalerweise aus Stahlgliedern aufgebaut.
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Ein solches Endlostriebmittel wird in Verbrennungskraftmaschinen, wie Ottomotoren und Dieselmotoren von Kraftfahrzeugen, etwa bei Pkws, Lkws oder ähnlichen Landfahrzeugen eingesetzt. Deren Verwendung findet jedoch auch bei Wasser- oder luftgebundenen Fahrzeugen statt.
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Die Endlostriebmittel sind dabei kraftübertragend zwischen unterschiedlichen Wellen angeordnet, etwa zwischen einer Kurbelwelle, einer oder mehreren Zwischenwellen und/oder einer oder mehreren Nockenwellen.
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Aus dem Stand der Technik sind auch zahlreiche weitere Spannvorrichtungen bekannt. So offenbaren die Gebrauchsmuster
DE 20 2006 018 836 U1 und
DE 20 2007 004 988 U1 sowie die Offenlegungsschrift
DE 10 2007 036 119 A1 hydraulisch betriebene Spannvorrichtungen, die in Verbrennungskraftmaschinen Anwendung finden. Solche Spannvorrichtungen weisen ein Gehäuse auf, das an einem Motorteil der Verbrennungskraftmaschine festlegbar ist. Übliche Lösungen werden dadurch realisiert, dass das Gehäuse der Spannvorrichtung an einem Motorteil, wie etwa dem Motorblock an- oder eingeschraubt werden kann. Ein Zylinder ist in dem Gehäuse, insbesondere in einer Bohrung des Gehäuses eingesetzt und ausfahrbar aus dem Gehäuse in diesem angeordnet. Zum Ausfahren des Zylinders aus dem Gehäuse, ist ein zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse vorhandener Druckraum mit einem druckübertragenden Fluid, also einem Druckfluid, befüllbar. Im Gehäuse ist dafür eine Versorgungsöffnung vorgehalten.
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Wird nun ein Druckfluid, wie Öl, in das Innere des Druckraums gefördert, so wird der Zylinder gezwungen, aus dem Gehäuse der Spannvorrichtung auszufahren. Der ausfahrende Kolben drückt dabei auf eine Spannschiene, die ein Endlostriebmittel auslenkt.
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Zusätzlich zu der durch das Druckfluid auf den Zylinder ausgeübten Kraft, kann auch eine im Druckraum vorhandene Feder, Kraft auf den Zylinder aufbringen.
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Solche Spannvorrichtungen sind auch in der derzeitigen Erfindung betroffen.
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Insbesondere ein solcher Aufbau, wie in der
DE 10 2010 012 918 A1 offenbart ist, ist hier betroffen, bei dem eine Spannvorrichtung in ein Motorteil, wie etwa einem Motorblock, eingeschraubt ist. Die Spannvorrichtung kann auch am Motorblock angeflanscht sein.
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Die Spannvorrichtung weist ein Gehäuse auf, in dem ein Zylinder verschieblich angeordnet ist. Der Zylinder ist in Längsrichtung des Gehäuses entlang einer Symmetrieachse der Spannvorrichtung verschieblich. Ein konvexes Ende des Zylinders stützt eine Spannschiene. Die Spannschiene ist um ein Schwenkgelenk schwenkbar. Auf der dem Zylinder gegenüberliegenden Seite der Spannschiene wird ein Endlostriebmittel geführt und ist in dem in der
DE 10 2010 012 918 A1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eine Kette. Die Kette besteht aus einzelnen Stahlgliedern, wobei alternativ zu einer Kette auch ein Riemen verwendbar ist.
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Zwischen dem Gehäuse und dem Zylinder ist ein Druckraum vorgesehen. Der Druckraum ist mit einem Druckfluid, wie einem Hydraulikmittel, bspw. Hydrauliköl, befüllt. Auch ist in dem Druckraum eine Hauptfeder angeordnet. Die Hauptfeder stützt sich einerseits am Zylinder ab und andererseits entweder am Gehäuse oder einem Kombinationsventil ab.
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Das Kombinationsventil ist in einer Versorgungsöffnung des Gehäuses eingeschraubt oder eingepresst. Die Versorgungsöffnung ermöglicht das Abführen des Druckfluids aus dem Druckraum.
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In der
DE 10 2010 012 918 A1 sind fünf Bauteile des Kombinationsventils als bedeutsame erklärt. Die fünf Bauteile, nämlich eine Kunststoffpatrone, eine als Schraubenfeder ausgebildete Feder, ein erster Sperrkörper, ein zweiter Sperrkörper und ein Ventilgehäuse ermöglichen eine Rückschlagventilfunktion und eine Überdruckventilfunktion.
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Aus der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2006 031 520 A1 ist auch eine Überdruckventilgestaltung offenbart, bei der ein Rückschlagventil in ein Zugmittelspannelement axial beweglich integriert ist. In einem Gehäuse des Rückschlagventiles, das eine Ausströmöffnung aufweist, befindet sich ein Ventilsitz mit einer Durchflussöffnung, das axial von einem als Druckfeder ausgebildeten Federelement mit einer Federkraft beaufschlagbar ist. Die Druckfeder drückt dazu einen Teller der eine Feder und eine Kugel aufnimmt so auf den Ventilsitz dass er die Durchflussöffnung abdichtet. Steigt der Druck in der Ölleitung an und wird dabei größer als die Druckkraft der Druckfeder, so bewegt sich der Ventilsitz mit der noch in einer Schließstellung befindlichen Kugel vom Kugelsitz weg. Erst wenn der Druck in der Ölleitung einen vorbestimmten Betrag überschreitet, reicht dieser Druck aus, um auch die Kugel soweit gegen die Rückstellkraft der zweiten, stärkeren Feder auszulenken, dass Öl aus der Ölleitung über die Durchflussöffnung in die Ausströmöffnung des Rückschlagventiles tiefer in das Zugmittelspannelement gelangen kann.
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Allerdings haben die bekannten Überdruckventile mit Schraubenfedern den Nachteil, dass sie viel Bauraum zum Unterbringen der Schraubenfeder benötigen, dass die Schraubenfedern verschleißen können, dass größere Schwankungen im Öffnungsdruck durch die vorliegenden Bauraumtoleranzen auftreten, dass sich verschiedene Öffnungsdrücke nur schwierig realisieren lassen und das die Verwechslungsgefahr der verschiedenen Federn im Werk relativ groß ist.
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Für Zugmittelspanner, insbesondere solche, die an Kraftfahrzeugmotoren, wie bspw. Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden, soll daher eine Verbesserung gefunden werden. Es soll insbesondere weniger Bauraum benötigt werden, verschiedene Öffnungsdrücke zugelassen werden, ohne aber den Bauraum anpassen zu müssen. Insbesondere soll auch die Reaktionsfähigkeit des Ventils erhöht werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Überdruckventil als Platte aus federelastischem Material ausgebildet ist. Der Druckabbau erfolgt dann schneller als bei herkömmlichen Überdruckventilen, da es keine weiteren bewegten Massen gibt. Das Schließen und Öffnen des Ventils erfolgt dadurch schneller.
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Durch dieses Konzept lässt sich sehr viel Bauraum im Kolben gewinnen, welcher für eine Hauptfeder zur Verfügung gestellt werden kann. Es lässt sich eine stärkere Feder oder eine Feder mit einer geringeren Federrate einsetzen. Alternativ oder zusätzlich kann der Zugmittelspanner selbst kompakter ausgestaltet werden, d. h. die axiale Länge des Zugmittelspanners kann verringert werden.
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Als besonderer Vorteil ist zu erwähnen, dass nun keine Feder in einer gehärteten Stahlbohrung mehr arbeitet und reibt, wodurch Verschleiß vermieden werden kann.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn das federelastische Material so ausgebildet ist, dass es bei Vorliegen von Überdruck im Druckraum zumindest einen Teil der Ausströmöffnung frei gibt. Die dem Material innewohnenden Rückstellkräfte lassen sich dann nutzen, wodurch eine Vereinfachung des Überdruckventils und eine Vereinfachung der hydraulischen Zugmittelspanner, in welchen die so ausgestalteten Überdruckventile eingesetzt werden, erreichbar ist.
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Von Vorteil ist es auch, wenn ein definierter Anschlag einer als Tellerfeder ausgestalteten Platte vorgehalten wird. Mittels des definierten Anschlages und der auftretenden geringeren Bauraumtoleranzen ist vorteilhafterweise der Öffnungsdruck, also der Druck, der zum Öffnen der Platte und freigeben der Abströmöffnung benötigt wird, genauer einstellbar, was zu einer Verbesserung der Abstimmung des Zugmittelspanners führt.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die im unverformten Zustand ebene Platte zumindest einen Schlitz aufweist, der in der Fläche der Platte verläuft und die Platte durchdringt. Im unverformten Zustand der Platte ist diese fluidundurchlässig, wohingegen im Überdruckfall, der Schlitz durch das Verformen der Plate so weit geöffnet ist, dass Hydraulikfluid, also ein Hydraulikmedium, wie Öl, durch die Platte und durch die Abströmöffnung gelangen kann.
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Wenn eine Vielzahl von Schlitzen in der Platte vorhanden ist und vorzugsweise die Schlitze sternförmig angeordnet sind, kann der Überdruck besonders schnell abgebaut werden.
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Ein Abstimmen des Überdruckventils auf einen bestimmten Öffnungsdruck lässt sich auch besonders präzise erreichen, wenn die Schlitze im Material der Platte Laschen ausformen, die im ebenen Zustand der Platte fluiddicht aneinander anliegen.
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Von Vorteil ist es, wenn die Platte als vorperforierte Membran ausgestaltet ist, die Rückstelleigenschaften aufweist. Auf diese Weise kann auf kostengünstige Materialien, wie metallische Materialien zurückgegriffen werden.
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Dabei ist es ferner von Vorteil, wenn die Platte aus Blech gefertigt ist und vorzugsweise die Blechstärke und die Anzahl der Öffnungslaschen einen zur Öffnung der Abströmöffnung notwendigen Öffnungsdruck bestimmen. Eine besonders feine Abstimmung des Überdruckventils lässt sich dabei realisieren.
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Die Erfindung betrifft auch einen hydraulischen Zugmittelspanner mit einem erfindungsgemäßen Überdruckventil, wobei dieses in die Abströmöffnung des Kolbens eingesetzt ist. Auf diese Weise kann bei hydraulischen Zugmittelspannern auf Schraubenfedern verzichtet werden, geringerer Bauraum sinnvoll genutzt werden, Verschleiß vermieden werden, Schwankungen und Öffnungsdruck vermieden werden und Verwechslungsgefahren unterschiedlicher Federn minimiert werden.
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Es ist dabei ferner von Vorteil, wenn die Laschen bei im Druckraum vorliegendem Überdruck in einem konisch ausgebildeten Aufnahmebereich des Kolbens befindlich sind. Ein behinderungsfreies Funktionieren des hydraulischen Zugmittelspanners ist dann die Folge.
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Um die Montage zu erleichtern, die Ausfallsicherheit zu erhöhen und auf erprobte Bauteile zurückgreifen zu können, ist es von Vorteil, wenn das Überdruckventil zwischen einem Sicherungsring und einer Schulter des Aufnahmebereichs des Kolbens formschlüssig gehalten ist. Auf diese Weise lässt sich auch eine erhebliche Kostenersparnis realisieren. Auf die sonst üblichen Kombinationen von Federn und Verschlusselementen kann verzichtet werden. Auch können zusätzliche Führungselemente entfallen.
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Die Erfindung ist auch nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher dargestellt. In der Zeichnung ist ein erstes Ausführungsbeispiel visualisiert. Es zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Überdruckventil in der Ausgestaltung gemäß einer ersten Ausführungsform in einem Kolben eines Zugmittelspanners für einen Zugmitteltrieb in einer geschnittenen perspektivischen Darstellung,
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2 einen Ausschnitt durch den Kolben mit eingesetztem Überdruckventil aus 1 in einer nur abschnittsweise dargestellten Schnittansicht, wobei das Überdruckventil in einer geschlossenen Stellung befindlich ist,
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3 das Überdruckventil aus 1 und 2, gemäß einer Darstellungsart, wie in 2 gewählt, wobei jedoch das Überdruckventil in einer geöffneten Stellung befindlich ist,
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4 eine perspektivische Darstellung des geschlossenen Überdruckventils in einer singulären Darstellung, wobei das Überdruckventil in einem unverformten Zustand befindlich ist,
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5 das Überdruckventil aus 4 in einer aufgrund eines Überdruckes verformten Stellung,
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6 eine Darstellung von der Seite auf das Überdruckventil aus 5, und
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7 eine Darstellung des Überdruckventils in dem Kolben aus 1, wobei das Überdruckventil zwischen den Extrempositionen aus 2 und 3 befindlich ist.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Überdruckventil 1 dargestellt, wie es in einen Kolben 2 eingesetzt ist. Das Überdruckventil 1 ist dabei von einem Druckraum 3 in das Innere des Kolbens 2 eingesetzt. Der Druckraum 3 wird durch die Innenwandung eines Zylinders und die Innenwandung des Kolbens 2 gebildet. Der Druckraum 3 ist grundsätzlich variabel, wobei jedoch der Anteil des Druckraums 3 im Inneren des Kolbens 2 im Wesentlichen unverändert bleibt. Das Spannergehäuse des Zugmittelspanners, in dem der Kolben 2 geführt ist, ist nicht dargestellt, aber vorhanden. Der Kolben 2 drückt im Betrieb auf eine Spannschiene und diese auf ein Zugmittel, wie eine Kette oder einen Riemen, das ebenfalls nicht dargestellt aber vorhanden ist.
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Am druckraumfernen Ende des Kolbens 2 ist eine zentrisch angeordnete rund ausgestaltete Abströmöffnung 4 vorhanden. Durch die Abströmöffnung 4 kann aus dem Druckraum 3 Hydraulikmedium, also ein Fluid, wie Öl, entweichen, vorausgesetzt, das Überdruckventil 1 ist geöffnet. Das Überdruckventil ist nicht, wie sonst üblich, eine Kombination aus einer Feder und einem separaten Verschlusselement, sondern integriert diese beiden Funktionsbauteile miteinander zu einer Platte 5, wobei die Platte 5 aus federelastischem Material, wie metallischem Material, insbesondere aus Blech gefertigt ist. Die Platte 5 ist im unverformten Zustand eben ausgebildet, also auf den sich gegenüber liegenden Oberflächen plan.
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Die Platte 5 weist zumindest einen Schlitz 6 auf. In dem in den 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Platte 5 sechs Schlitze 6 auf, die sich von einer Mitte 7, die auch als Zentrum bezeichnet werden kann, in Richtung des Randes 8 der Platte 5 erstrecken. Die Schlitze enden beabstandet zu dem Rand 8 im Inneren der Platte 5. Die Schlitze 6 sind zueinander um den gleichen Winkelbetrag versetzt.
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Die Platte 5 ist, wie in 2 zu erkennen, im Inneren des Kolbens 2 in einer Nut 9 eingesetzt, wobei der Druckraum 3 in Richtung der Abströmöffnung 4 sich konisch verengend ausgestaltet ist.
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Auf der der Abströmöffnung 4 gegenüberliegenden Seite der Platte 5, ist in einer umlaufenden Vertiefung 10 ein Sicherungsring 11 vorhanden, der die Platte 5 in Anlage mit einer Schulter 12 des Kolbens 2 hält. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schlitze 6 verschlossen, da die Platte 5 aufgrund eines Mangels an Überdruck nicht verformt ist.
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Anders als in 2 ist in 3 ein Überdruckfall vorgestellt, indem die Platte 5 verformt ist und die Schlitze 6 geöffnet sind, wobei von den Schlitzen 6 unterteilte Bestandteile der Platte 5, welche als Laschen 13 bezeichnet werden, an der Innenseite der konischen Verengung am Material des Kolbens 2 anliegen. Dieses Anliegen kann teilweise oder vollständig erreicht sein. Auch ist das Anliegen nicht zwingend, sondern stellt lediglich einen vorteilhaften Anschlag dar.
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In 4 ist die Platte 5 als runde Scheibe visualisiert, da die Schlitze 6 verschlossen sind, um eine Fluiddichtigkeit zu gewährleisten.
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In 5 und 6 ist das Wegbiegen der Laschen 13 von der Druckraumseite dargestellt, derart, dass die Laschen kegelartig aneinander angeordnet sind und die Schlitze 6 fluiddurchgängig sind.
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In 7 ist auf der linken Seite ein erfindungsgemäßes System einem herkömmlichen System auf der rechten Seite gegenüber gestellt, um den Bauraumgewinn von ca. 10 mm, der mit dem Bezugszeichen 14 gekennzeichnet ist, zu visualisieren. Auf die im herkömmlichen System benötigte Schraubenfeder 15 kann nun verzichtet werden. Auch kann auf eine Hülse 16 verzichtet werden. Das gesamte Überdruckventil gelangt mehr an ein druckraumfernes Ende 17 des Kolbens 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Überdruckventil
- 2
- Kolben
- 3
- Druckraum
- 4
- Abströmöffnung
- 5
- Platte
- 6
- Schlitz
- 7
- Mitte
- 8
- Rand
- 9
- Nut
- 10
- Vertiefung
- 11
- Sicherungsring
- 12
- Schulter
- 13
- Laschen
- 14
- Bauraum
- 15
- Schraubenfeder
- 16
- Hülse
- 17
- Ende
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008028457 A1 [0002]
- DE 102007057782 A1 [0003, 0004]
- DE 102010012918 A1 [0004, 0004, 0011, 0012, 0015]
- DE 202006018836 U1 [0007]
- DE 202007004988 U1 [0007]
- DE 102007036119 A1 [0007]
- DE 102006031520 A1 [0016]
